Преобразователь скорости перемещения в код

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 511 4 Н 03 М 1/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Г1О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4017802/24-24 (22) 06.02. 86 (46). 30.07.87. Бюл. Р 28 (71) Киевский инженерно-строительный институт (72) В. С. Шикалов (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У .543969, кл. G 08 С 9/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

У 949673, кл. Н 03 М 1/50, 1981. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СКОРОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ В КОД (57)Изобретение относится к автоматике и измерительной цифровой технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей преобразователя скорости перемещения в код. Для этого в магнитострикционный преобразователь скорости переме„„SU 1 27292 Ai щения в код, содержащий элемент НЕ, генератор импульсов, два элемента И, первый триггер, реверсивный счетчик,, первый усилитель считывания, регистр кода скорости, элемент ИЛИ-НЕ, введены четйре элемента И, четыре элемента ИЛИ, счетчик импульсов, дешифратор, второй триггер, два усилителя записи, второй усилитель считывания, датчик циклов, звукопровод из магнитострикционного материала, концы которого зажаты глушителями, Поставленная цель достигается за счет того, что формируются звуковые волны между двумя парами магнитострикционных преобразователей и определяется. разность времен прохождения этих волн между подвижными магнитострикционными преобразователями и неподвижными магнитострикционными преобразовате" лями, 1 ил.

92 пикает импульс механического напряжения. Этот импульс распространяется по звукопроводу 29 со скоростью зву" ка Ч и поступает в зону обратного преобразования выходного магнитострикционного преобразователя 19, где он вследствие обратного эффекта магнитострикции преобразуется в электрический сигнал, который затем усиливается и формируется в импульс усилителем 20 считывания. Этот импульс будет задержан по отношению к стартимпульсу прн нулевой скорости перемещения объекта и при нормальной рабочей температуре на время эз

3 с д где (— длина звукопровода 29 между входным и выходным пре образователями 23 и 19.

Если скорость перемещения объекта

V.„, больше нуля и направление перемещения направлено слева направо, то за время tз д выходной преобразователь 19 перемещается на расстояние эз зад пер что, в свою очередь, вызывает приращение времени задержки на величину

V nep "aap„pep. з6* V

Изменение окружающей температуры на дТ относительно номинальной рабочей температуры вызывает дополнительное изменение времени задержки на величину о

И збд 1 Ф 3 tsar dò э где т — температурный коэффициент задержки для звуковопровода 29, Таким образом, на выходе усилителя 20 считывания появляется первый импульс, который задерживается по отношению к старт-импульсу с учетом влияния скорости перемещения объекта и изменения окружающей температуры на время

"и„="qa< d зад. пер — d зад т °

+ t +

Этот импульс поступает через элемент ИЛИ 21 на вход счетчика 12 им55 пульсов, а также на один из входов элементов И 14 и 17. На другой вход элемента И 17 поступает запрещающий потенциал с выхода элемента НЕ 16, на вход которого поступает потенциал

13272

Изобретение относится к автоматике и измерительной цифровой технике.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей преобра5 зователя скорости перемещения в код .за счет возможности определения направления перемещения.

На чертеже приведена структурная схема преобразователя скорости пере- )g мещения в код, Преобразователь содержит генератор 1 импульсов, элементы И 2 и 3, триггер 4, реверсивный счетчик 5, регистр 6, элемент ИЛИ-НЕ 7, датчик 15

8 циклов, элементы ИЛИ 9 и 10, триггер 11, счетчик 12 импульсов, дешифратор 13, элементы И 14 и 15з элемент НЕ 16, элементы И 17 и 18, магнитострикционный преобразователь 19, 20 усилитель 20 считывания, элемент

ИЛИ 21, усилитель 22 записи, магнитострикционные преобразователь 23 и

24, усилитель 25 считывания, элемент

ИЛИ 26, усилитель 27 записи, магнито- 25 стрикционный преобразователь 28, знукопровод 29, глушители 30 и 31.

Магнитострикционные преобразователи 19, 23, 24, 28, звукопровод 29 и глушители 30 и 31 образуют датчик 32 скорости.

Преобразователь работает следующим образом.

Первый импульс (старт-импульс) с выхода датчика 8 циклов устанавливает триггеры 4 и 11 и реверсивный счетчик 5 в нулевые состояния и, проходя через элемент ИЛИ 9, устанавливает счетчик 12 импульсов в нулевое состояние, В этом случае потенциал одного выхода триггера 4 будет разрешающим для элемента И 2, потенциал его другого выхода — запрещающим для элемента И 3, а потенциал с выхода триггера 11 — разрешающим для элементов И 2 и 3. После этого через элемент И 2 на вход сложения реверсивного счетчика 5 начинают поступать импульсы от генератора 1, имеющего высокую стабильность частоты. Кроме того, старт-импульс с выхода датчика 8 циклов поступает через элемент

ИЛИ,10 на вход усилителя 22 записи, а затем на обмотку входного магнитострикционного преобразователя 23.

Под действием этого усиленного импульса в звукопроводе 29 в зоне его прямого преобразования вследствие прямого эффекта магнитострикции воэ3 132 с k-1-го выхода дешифратора 13. Поэтому на выходе элемента И 17 отсут— ствует импульс.

В это же время на второй вход элемента И 14 поступает разрешающий по- тенциал с k-1-ro выхода дешифратора

13. Поэтому импульс, снимаемый с усилителя 20 считывания, проходит через элементы И 14, ИЛИ 10, поступает на усилитель 22 записи, совершив циркуляцию по приведенной цепи, вновь появляется на выходе усилителя 20 считывания через время „ относительно

И старт-импульса, являясь вторым в частотной последовательности, где t д =

= 2t ° и

Таким образом, на выходе усилителя 20 считывания формируется последовательность импульсов с периодом, равным t . Эти импульсы подсчитываютИ ся счетчиком 12 импульсов > причем

k-1-й импульс этой последовательности проходит через элемент И 14 и далее— по цепи циркуляции и, поступая на . вход счетчика 12, вызывает появление на k-1-м выходе дешифратора 13 запрещающего потенциала для элемента И 14.

На выходе инвертора-16 появляется разрешающий потенциал для элемента

И 17, После этого цепь циркуляции импульсов разрывается и очередной k-й импульс (стоп-импульс), появляющийся на выходе усилителя 20 считывания, проходит только через элемент И 17 на вход триггера 4, устанавливая его в состояние, при котором элемент И 2 закрывается и прекращается поступление импульсов с генератора 1 на вход сложения реверсивного счетчика 5, В последнем зафиксировано число импульсов

Н„ и где Тц — период следования импульсов с выхода генератора 1.

В этоже время потенциал с выхода триггера 4 будет разрешающим для элемента И 3, Поэтому импульсы с генератора 1 начинают проходить через элемент И 3 на вход вычитания реверсивного счетчика 5, Кроме того, стопимпульс с выхода элемента И 17 проходит через элемент ИЛИ 9, устанавливая счетчик 12 импульсов в нулевое состояние, а также через элемент

ИЛИ 26, усилитель 27 записи и поступает на обмотку входного магнитострикционного преобразователя 28 ° Под дей7292 ствием усиленного импульса в .звукопроводе 29 в зоне прямого преобразования 28, возникает импульс механического напряжения, который распро( страняется по звукопроводу 29 со скоростью звука V ö и поступает в зону обратного преобразования выходного магнитострикционного преобразователя

24, где он преобразуется в электрический сигнал. Этот сигнал усиливается и формируется в импульс усилителем 25 считывания, Так как магнитострикционные преобразователи 28 и 24 расположены возле звукопровода 29 неподвижно и на фиксированном расстоянии между собой, то появляющийся на выходе усилителя 25 считывания первый импульс будет задержан по отношению к стопимпульсу на время м

t за*=1, зв где 1 — длина звукопровода 29 между магнитострикционными преобразователями 28 и 24.

Изменение окружающей температуры о на л T относительно номинальной рабочей температуры вызывает дополнительное изменение времени задержки на величину о д саад т — у Т3 1д ° д Т

35 Таким образом, на выходе усилителя 25 считывания появляется импульс, который задерживается по отношению к стоп-импульсу на время

40 3o

Этот импульс поступает через элемент ИЛИ 21 на вход счетчика 12 импульсов, а также на один из входов д элементов И 15 и 18. На другой вход элемента И 18 поступает запрещающий потенциал с выхода элемента НЕ 16.

Поэтому импульс через элемент И 18 . не проходит, В то же время на второй б0 вход элемента И 15 поступает разрешающий потенциал с k-1-го выхода дешифратора 13. Поэтому импульс, снимаемый с усилителя 25 считывания, проходит через элементы И 15, ИЛИ 26, бб усилитель 27 записи и, совершив циркуляцию по приведенной цепи, вновь появляется на выходе усилителя 25 считывания через время t относительно стоп-импульса, являясь вторым

5 !32 частотной последовательности, где

2ty„.

Эти импульсы подсчитываются счетчиком 12 импульсов. После k-1-ro им" пульса потенциал с выхода дешифратор

13 становится запрещающим для элемен та И 15, а с выхода элемента НЕ 16— разрешающим для элемента И 18. После этого цепь циркуляции импульсов разрывается и очередной k-й импульс, по являющийся на выходе усилителя 25 считывания, проходит только через элемент И 18 на второй вход триггера 11, устанавливая его в состояние, при котором элементы И 2 и И 3 закры ваются. Поступление импульсов на вхо вычитание реверсивного счетчика 5 пр прекращается и в нем будет зафиксировано число импульсов

7292 6 а — 10

15 д

Ь е

25

dN = 1 1 - !1

k 23В

5N=-- — — V

Т V2 аеР

И 3S

Та ) k(t +t ) Отсюда следует, что зафикисированный в реверсивном счетчике 5 цифровой код ЛИ не зависит от окружающей температуры и изменяется прямо пропорционально изменению скорости перемещения V измеряемого объекта, а следовательно, однозначно его определяет, Таким образом, чем большими будут k и 2 и меньшим Т„, тем большим будет зафиксированное число импульсов 3N в реверсивном счетчике 5,, а следовательно, тем выше будет точность измерения V„,р, являющейся скоростью перемещения за промежуток времени, равный

Код dN скорости перемещения V„,ð поступает с разрядных выходов реверсивного счетчика 5 на разрядные входы регистра 6 кода скорости перемещения и переносится в него импульсом, поступающим с выхода элемента. И 18, Одновременно с этим в регистр 6 кода скорости перемещения поступает также код знака направления перемещения, снимаемый с первого выхода триггера 4. В указанном случае на1сь где N = — 3- — число импульсов по2 У ступивших на вход вычитание реверсивного счетчика 5, Как следУет из приведенных уравнений

1равление перемещения объекта совпадает с направлением распространения ультразвуковых импульсов от входного. преобразователя 23 к выходному преобразователю 19, Поэтому к моменту прихода импульса с выхода элемента

И 18 триггер 4 находится в состоянии, когда потенциал его первого выхода будет запрещающим для элемента И 2. Это соответствует случаю занесения в регистр 6 кода знака направления перемещения "00" (pоложительное направление перемещения), Глушители 30 служат для устранения отраженных ультразвуковых импульсов от концов звукопровода 29, а глушитель 31 — для исключения взаимного влияния рабочей,и опорной пары магнитострикционных преобразователей.

После поступления следующего импульса с выхода датчика 8 циклов происходит второй цикл измерения, т,е. указанный процесс измерения Ч пер повторяется и т.д. Датчик 8 циклов представляет собой генератор импульсов, который для надежной работы устройства должен иметь период повторения Т выходных импульсов

Если в какой-то момент времени

Чд,р =О, то в этом случае Еа„=Т „а следовательно, gN=.Î, Если перемещение объекта изменяет свое направление, т.е. становится противоположным направлению распространения ультразвуковых импульсов от входного преобразователя 23 к выходному преобразователю 19, то это вызывает отрицательные изменения

А2 За и ДС с, „,р, а слеДовательно, для этого случая

И1-СзаА d 3aA. Р,ер — 0 tьаА., ъ поэтому t„„(t Ä, а значит N„(И

В режиме вычитания в момент времени, когда код на разрядных выходах реверсивного счетчика 5 становится равным нулю, на выходе элемента

ИЛИ-НЕ 7 появляется потенциал единицы, который, поступая на счетный вход триггера 4, переводит его в противоположное состояние и изменяет тем самым режим вычитания в реверсивном счетчике 5 на режим суммирования, который будет продолжаться до момента появления импульса с выхода элемента И 18. Под действием этого им7 132 пульса перехлючается триггер ) 1, после чего элементы И 2 и 3 закрываются. Код скорости перемещения, равный переносится из реверсивного счетчика 5 в регистр 6, Одновременно с этим в регистр 6 заносится код знака направления перемещения "11" (отрицательное направление перемещения), снимаемый с первого выхода триггера 4.

Формула изобретения

Преобразователь скорости перемещения в код, содержащий датчик скорости, первый выход которого соединен с входом первого усилителя считывания, элемент НЕ, генератор импульсов, подключенный к первым входам первого и второго элементов И, первый триггер, первый выход которого подключен к второму входу первого элемента И, а второй выход — к второму входу второго элемента И, выход первого элемента И соединен с входом сложения реверсивного счетчика, а выход второго элемента И— с входом вычитания реверсивного счетчика, выходы реверсивного счетчйка соединены с разрядными входами регистра кода скорости перемещения и с входами элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со счетным входом первого триггера, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя за счет возможности определения направления перемещения, в него введены четыре элемента И, четыре элемента ИЛИ., счетчик импульсов, дешифратор, второй триггер, два усилителя записи, второй усилитель считывания, датчик циклов, а датчик скорости выполнен в виде разделенного на две части первым глушителем звукопровода из магнитострикционного материала, концы которого зажаты вторым и третьим глушителями первого и второго магнитострикционных преобразователей, связанных с измеряемым перемещающимся объектом, расположенных на первой части звукопровода и

1 установленных на фиксированном расстоянии между собой, третьего и четвертого магнитострикционных преобразователей, расположенных на второй

7292 8

10 !

55 части звукопровода и неподвижно установленных друг от друга на фиксированном расстоянии, равном расстоянию между первым и вторым магнитострикционными преобразователями,.при чем выход второго магнитострикционного преобразователя является первым выходом датчика скорости, выход датчика циклов соединен с входом установки нуля реверсивного счетчика, с первыми установочными входами триггеров и с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, первый выход первого триггера соединен со знаковым входом регистра кода скорости перемещения, выход первого элемента

ИЛИ подключен к входу установки нуля счетчика импульсов, выход которого соединен через дешифратор с первыми входами третьего и четвертого элементов И с входом элемента НЕ, счетный вход счетчика импульсов подключен к выходу третьего элемента ИЛИ, выход элемента НЕ соединен с первыми входамй пятого и шестого элементов И, выход первого усилителя считывания подключен к первому входу третьего элемента ИЛИ и к вторым входам третьего и пятого элементов И, выход второго усилителя считывания соединен с вторыми входами четвертого и шестого элементов И и третьего элемента ИЛИ, второй вход второго элемента ИЛИ подключен к выходу третьего элемента И, выход пятого элемента И подключен к второму входу первого элемента ИЛИ, к первому входу четвертого элемента ИЛИ и к второму установочному входу первого триггера, второй вход четвертого элемента ИЛИ подключен к выходу четвертого элемеита И, выход шестого элемента И подключен к входу синхронизации регистра кода скорости перемещения и к второму установочному входу второго триггера, выход которого соединен с третьими входами первого и второго элементов И, выход второго элемента

ИЛИ соединен через первый усилитель записи с входом первого магнитострикционного преобразователя датчикаскорости, выход четвертого элемента

ИЛИ соединен через второй усилитель записи с входом третьего магнитострикционного преобразователя датчика скорости, выход четвертого магнитострикционного преобразователя датчика скорости соединен с входом второго усилителя считывания.

1327292

Составитель Е. Бударина

Редактор И, Касарда Техред Л. Сердюкова Корректор В. Бутяга

Заказ 3399/55 Тираж 901 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4